Mesure sans contact - Micro

 Mesure >> Technique de production
Mesure sans contact
>> La mesure de l’épaisseur constitue un sujet récurrent de la métrologie. Divers
principes de mesure et approches permettent de procéder à cette mesure de différentes manières: Avec un ou deux capteurs, depuis un seul côté (mesure d’épaisseur
unilatérale), depuis deux côtés (mesure d’épaisseur bilatérale) avec calcul des signaux en
temps réel, mesure d’épaisseur avec une distance de référence etc. Le choix de la méthode
de mesure s’effectue souvent en fonction de l’objet à mesurer. Micro-Epsilon, fabricant
d’appareils de métrologie basé en Bavière, propose de nombreuses approches différentes.
Mesure d’épaisseur d’une bande métallique depuis les deux côtés. Les signaux doivent être
ensuite traités dans un calcul.
Depuis 40 ans, Micro-Epsilon est spécialisée dans la mesure sans contact de grandeurs géométriques et de températures.
Elle propose, à l’échelle mondiale une
large palette d’appareils de mesure de précision haut de gamme. Un de ses principaux points forts est la mesure de distance
et de déplacements sans contact et en particulier la mesure d’épaisseur à l’aide de
procédés de mesure physiques les plus divers, soit depuis deux côtés, soit depuis un
seul côté avec des procédés combinés. Du
fait de sa maîtrise et de la conception en
interne des logiciels, des éléments mécaniques et des instruments de mesure, la
société a développé des compétences
uniques dans ces domaines. Grâce à la très
large gamme de produits qu’il propose et à
son important savoir-faire, ce spécialiste
en métrologie est en mesure de conseiller
ses clients sans chercher à forcer un choix
technique particulier afin qu’il puisse
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opter pour le procédé de mesure le mieux
adapté à la tâche de mesure. La mesure
d’épaisseur s’effectue en règle générale à
l’aide de capteurs avec ou sans contact.
L’avantage des capteurs sans contact est
qu’ils n’exercent aucune influence sur l’objet à mesurer, qu’ils fonctionnent sans
usure et restent fiables même pour les processus particulièrement rapides; ce qui
n’est plus le cas lorsqu’il est fait appel à des
capteurs avec contact.
La mesure d’épaisseur des métaux s’effectue généralement selon le procédé bilatéral. Un capteur est placé au-dessus et en
dessous de l’objet à mesurer. Dans le cas
des processus dynamiques, les valeurs de
mesure doivent être générées et détectées
de façon synchrone. Si les deux capteurs
ne fonctionnent pas de façon synchrone,
chaque mouvement de l’objet à mesurer se
traduit par une erreur de mesure. Les capteurs doivent par ailleurs être montés précisément l’un en face de l’autre afin d’éviter
tout écart. Le calcul synchrone des signaux
s’effectue par exemple à l’aide du nouveau
contrôleur universel CSP2008 de MicroEpsilon.
Ce contrôleur est principalement utilisé
pour procéder à la mesure d’épaisseur et
de planéité. L’installation s’effectue très
simplement par l’utilisateur. L’appareil une
fois mis en marche, le capteur affiche
son type et sa plage de mesure. L’utilisateur entre le type de mesure qu’il souhaite
effectuer, p. ex. mesure d’épaisseur. Le
Mesure d’épaisseur unilatérale
et bilatérale
Le matériau de l’objet à mesurer, la précision requise, l’environnement dans lequel
la mesure a lieu et la vitesse avec laquelle
la mesure doit être effectuée jouent un rôle
particulièrement décisif dans le choix du
procédé le mieux adapté pour mesurer
l’épaisseur.
Contrôleur universel CSP2008 pour la
mesure d’épaisseur. Interface utilisateur
facile d’utilisation permettant un para­
métrage rapide.
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TECHNIQUES DE PRODUCTION >> Mesure
Buse de polyuréthane
Capteur laser
Capteur de distance
Mesure d’épaisseur avec deux capteurs différents. Le capteur laser détecte la surface et
le capteur à courants de Foucault la distance séparant cette dernière du moule métallique
sous-jacent.
contrôleur enregistre ces valeurs et procède au paramétrage de base nécessaire à
l’opération de mesure demandée. Si les
réglages requièrent des modifications supplémentaires, l’utilisateur peut les effectuer directement à partir de l’appareil ou
via l’interface Web. Les signaux émis par
les deux capteurs sont calculés selon le
procédé différentiel dans le contrôleur. La
distance séparant les deux capteurs doit
être connue et définie. L’épaisseur obtenue
résulte de la distance séparant les deux
capteurs et les deux valeurs de mesure.
Pour les capteurs fonctionnant de manière
synchrone, le fait que la position de l’objet
à mesurer se déplace dans la fente (du fait
de vibrations par exemple) ne revêt aucune importance.
Le contrôleur universel CSP2008 permet
d’intégrer jusqu’à six signaux de capteurs
dans un seul et même calcul. Deux capteurs peuvent être directement reliés au
contrôleur. Quatre autres capteurs peuvent
être reliés au contrôleur via des modules
Ethercat séparés. Le CSP2008 permet de
procéder au calcul arithmétique de ces signaux de capteurs et se présente ainsi
comme le contrôleur pour signaux numériques le plus évolué du marché. Grâce à la
fréquence de transmission extrêmement
élevée des données via Ethernet, Ethercat
et RS422, le transfert des données s’effectue de manière extrêmement rapide. L’interface Ethercat est conçue pour les applications en temps réel.
Les possibilités d’utilisation dans le domaine de la mesure d’épaisseur sont quasiment infinies. Qu’il s’agisse de procéder à
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la mesure d’épaisseur des rouleaux, des
bandes, des tôles et des plaques, à la mesure d’épaisseur des couches de plastique,
à la mesure d’épaisseur des bandes de matériaux divers, à la mesure bilatérale des
fentes de rouleaux et à la mesure de planéité, le nouveau contrôleur universel est
adapté à toutes les applications.
Mesure sur le métal
Pour savoir quels principes de mesure se
prêtent le mieux à une mesure d’épaisseur
sur métal, une vérification préalable s’impose. Dans la plupart des cas, il est fait
appel à des capteurs laser du fait qu’ils offrent une haute résolution et une fréquence
de mesure élevée, pour une distance de
travail importante. Il peut également être
fait appel à des capteurs capacitifs ou des
capteurs à courants de Foucault qui offrent
une meilleure résolution que les capteurs
laser. L’avantage des capteurs à courants de
Foucault est qu’ils réagissent uniquement
aux objets métalliques. Si des liquides ou
des corps étrangers non métalliques se
trouvent dans la fente de mesure, ceux ci
n’influencent pas la mesure. Ceci est
également possible avec les capteurs capacitifs. Ces capteurs offrent des résolutions
de l’ordre du nanomètre, mais ils requièrent un environnement propre. Lors de
l’utilisation de capteurs à courants de Foucault, il convient de différencier les mesures réalisées sur des métaux ferromagnétiques des mesures réalisées sur les
métaux non ferromagnétiques. Pour ce qui
est des métaux non ferromagnétiques, la
mesure ne pose en règle générale aucun
problème. C’est également le cas pour les
objets ferromagnétiques lorsque l’objet
n’est pas déplacé latéralement sous le capteur. Si l’objet à mesurer se déplace en
translation sous le capteur, comme c’est
par exemple le cas lors de la mesure
d’épaisseur des bandes de tôle, la mesure
devient délicate voir impossible du fait du
caractère non homogène de la densité du
métal.
Objets à mesurer transparents
Par opposition, les objets transparents permettent une mesure d’épaisseur unilatérale. Dans ce cas, il est souvent fait appel à
des capteurs confocaux dont le principe de
mesure repose sur la détection des réflections de lumière intervenant lors d’un
changement d’indice de réflexion. Le
rayon lumineux traverse l’objet à mesurer
et le système de mesure est réglé de telle
Un capteur suffit pour procéder à la mesure d’épaisseur unilatérale
d’objets transparents. Les capteurs confocaux se prêtent de manière
idéale à ce type d’application.
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Mesure >> TechniqueS de production
manière à ce qu’un pic apparaisse au niveau du contrôleur à chaque transition
entre deux matériaux. L’épaisseur est ensuite calculée à partir de la distance entre
les deux pics. Ici, il est important que l’objet
à mesurer ne contienne pas de particules
opaques car celles-ci empêchent la lumière
de traverser l’objet. L’épaisseur des objets
transparents peut également être mesurée
de façon bilatérale. Outre le système de
mesure confocale, il est également possible de faire appel à des capteurs laser
lorsqu’une méthode de mesure alternative
est possible. Les capteurs sont programmés de telle manière à ce que les valeurs
de mesure soient générées alternativement et à ce que les lasers opposés ne s’influencent pas l’un l’autre. Les capteurs à
courants de Foucault ne se prêtent pas à ce
type d’application.
Epaisseur des matières plastiques
La mesure d’épaisseur des matières plastiques offre de nombreuses possibilités. La
mesure d’épaisseur des films soufflés s’effectue en règle générale de façon unilatérale. Dans ce cas, des capteurs capacitifs
réagissent au film électriquement non
conductible situé devant le capteur. Il
convient de veiller particulièrement à ce
que l’objet à mesurer soit situé à une distance constante du capteur.
Si un métal se trouve derrière le plastique, une mesure d’épaisseur unilatérale
peut également être effectuée à l’aide du
système de mesure combiné développé
par Micro-Epsilon. Dans ce cas, un capteur
à courants de Foucault est par exemple
combiné avec un capteur laser de manière
à ce que les deux capteurs mesurent sur
l’objet selon un même axe. Le capteur laser
détecte la surface supérieure du plastique
tandis que le capteur à courants de Fou-
Un système de mesure combiné composé d’un capteur Thru-Beam
et d’un capteur à courants de Foucault détecte l’épaisseur des films
plastiques défilant sur un cylindre métallique.
cault mesure à travers le plastique la surface du métal situé à l’arrière. La différence
des deux signaux correspond à l’épaisseur.
Cette méthode est utilisée lorsque des matières plastiques se trouvent à l’intérieur de
moules métalliques ou lorsqu’un matériau
sous forme de bande défile au-dessus d’un
rouleau métallique. Le système de mesure
combiné peut également se composer
d’un capteur à courants de Foucault combiné avec un micromètre optique ou un
capteur capacitif.
Pour la mesure d’épaisseur, Micro-Epsilon propose également, en plus des capteurs et du contrôleur adéquat, des installations de mesure complètes. A ce jour,
de telles installations de mesure d’épaisseur pour films, plaques ou métaux sont
fréquemment utilisées partout dans le
monde. Outre les systèmes de mesure
mesurant à partir de capteurs fixes un
objet en défilement, Micro-Epsilon propose également des systèmes de mesure
dans lesquels les capteurs effectuent une
traversée latérale en va et vient synchroni-
Pour la mesure d’épaisseur de la pâte à nouilles, il est fait appel
à des capteurs laser durant la production. Ces capteurs se prêtent
de manière idéale à cet objet à mesurer.
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sée au dessus et en dessous de l’objet à
mesurer.
Tous les capteurs à source laser utilisés
par Micro-Epsilon sont dans des classes de
rayonnement dites «eye safe» raison pour
laquelle ils n’exigent aucune prescription
particulière en matière de sécurité. Par la
même occasion, il est inutile de faire appel
à un expert en matière de rayonnement
laser.
Les systèmes de mesure d’épaisseur sont
beaucoup utilisés dans le contrôle des processus et le contrôle-qualité, pour procéder p. ex. au réglage des extrudeuses. Lors
de la production de bandes d’acier, l’épaisseur de la tôle constitue un facteur extrêmement important, en particulier en terme
de coûts. En effet, le prix de l’acier et des
revêtements est élevé. Si la tôle n’est pas
laminée à l’épaisseur requise, une partie
du matériau est perdue. Le contrôle de
l’épaisseur s’effectue à l’aide de systèmes
de mesure Micro-Epsilon. <<
Coordonnées
MICRO-EPSILON (SWISS) AG
Industriestrasse 24
9300 Wittenbach
Tél. 071 250 08 38
Fax 071 250 08 69
[email protected]
www.micro-epsilon.ch
Auteur
Erich Winkler
Chef de produits optoNCDT
Micro-Epsilon
Messtechnik GmbH & Co. KG
Königbacher Str. 15
DE-94496 Ortenburg
Tél. 0049 8542 168-325
Fax 0049 8542 168-92325
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www.micro-epsilon.de
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